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论低挥发分煤以及Ｗ型火焰锅炉燃烧技术问题

2013-06-26 01:14 　　关键词：低挥发分煤　“W”型火焰锅炉　燃烧
　　论文摘要：本文研究探讨了低挥发分煤燃烧特性和W型火焰炉燃烧技术发展及存在问题，这对于建设我国资源节约型有重要意义和意义。

　　
　　0　引言
　　我国是一个以煤为主要一次能源的，目前煤占能源泉消费的70％以上。随着社会的发展，我国能源需求不断增长，资源短缺现象逐渐显露出来。2003年我国能源消费总量16.78亿t标准煤，比上年增长10.1％，其中，原油消费量2.52亿t，增长12％；全年原油进口量9112.63万t，同比增长31.1％；出口原油813.33万t，同比增长12.84％。2003年全国生产原煤16.67亿t，其中发电用煤炭的消费已经达到8.5亿t，占全部煤炭消费的50％以上；原油产量1.69亿t；天然烟气产量达341.28亿m³。因此，研究低挥发分煤燃烧特性和W型火焰炉燃烧技术发展及存在问题，对于发展我国资源节约型社会有重要意义，也成为学术界和企业的一个研究热点。
　　
　　1　低挥发分煤燃烧特性
　　1.1　低挥发分煤的热解特性煤粒被加热超过一定温度后，就进入了热解阶段。这时煤粒释放出焦油和气体，并形成剩余焦碳。煤粒被加热时所释放出挥发分的重量和成分与其热解的条件有关，即主要取决于加热的升温速度、加热的最终温度和在此温度下的持续时间。根据加热时升温速度的不同，一般可把煤的热分解过程分为快速、中速和慢速热分解。这不仅由于热解是煤燃烧过程中一个重要的初始过程，对着火过程有极大的影响，也因为热解是其它转换过程，如气化、液化、精炼等的重要步骤，同时也与污染物的形成有密切关系。深入研究煤粉的热解机理，有助于了解煤粉的着火与燃烧过程，对煤粉燃烧设备的设计具有重要的指导意义。煤受热时，对构出气体采样并用气相色谱法进行分析，发现当温度低于200～300℃时，析出的气体几乎完全是吸附在微粒及晶格间的水分和结晶水，随着温度的升高，析出的产物依次是CO₂、CO、CH₄和H₂，而后在较高的温度下析出称之为沥青的重要碳氢化合物。同时，在此升温的过程中，析出物在空间着火燃烧，使剩余碳达到着火条件而发生氧化反应。煤的化学结构十分复杂，热解挥发也是极其复杂的过程。在煤粒子被加热升温度过程中，首先将其物理化学键破坏、形成不稳定的中间产物，然后析出部分产物。所以，热解挥发必然是与传质、传热及化学反应动力学有关的过程。
　　1.2　低挥发分煤的着火特性煤的着火特性对于煤粉锅炉设计和运行极为重要。煤粉是否快速着火并稳定燃烧对锅炉运行的经济性有着极大影响。特别是无烟煤、贫煤等低挥发煤，其着火特性不仅决定煤粉火焰的稳定性，而且还直接影响火焰的速度和燃烧后期发展。煤粒的着火方式究竟是均相着火还是异相着火，在长达一个世纪的时间内，人们一直认为煤的着火总是在气相中发生的。上世纪60年代中期以来，许多学者进行了一系列的试验研究，从而证明煤粒的非均相着火方式也是大量存在的。在对低挥发分煤进行煤粉着火特性的研究过程中，哈尔滨电站设计成套设计研究所利用煤粉气流着火数装置测定了煤粉气流着火指数与煤特性。煤粉浓度、煤粉粒度和氧浓度的关系。同时也证明，将无烟煤同其他易燃烟煤混烧能不同程度地改善无烟煤的着火特性，原因是当混合粒子进入炉膛以后，烟煤与无烟煤的着火温度比无烟煤低，因而首先着火燃烧。燃烧放出的热量进一步加热其周围的无烟煤粒子，使其迅速达到着火温度，因而促进了无烟煤粒子的着火和燃烧。

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